Divirta-se com o Clube da Química

www.clubedaquimica.com

Alumínio

Divirta-se com o Clube da Química propõe uma maneira divertida

de ensinar a química usando as palavras cruzadas e jogos como o Soduku,

caça palavras, dominox, etc.

Prof. Dr. Genilson Pereira Santana

Produzido por

Genilson Pereira SantanaDoutor em Físico-Química pela UfmgProfessor da Universidade Federal do Amazonas

Genikele Pereira SantanaGraduanda em Engenharia Civil pela Unileste

O metal alumínio

1

alumínio (símbolo

Al) é um metal

representativo de Onúmero atômico igual a 13 e

massa atômica ponderada

27 u . Por se r l eve ,

relativamente resistente e

bom condutor de calor e

eletricidade, é muito

utilizado na produção de

e l e t r o e l e t r ô n i c o s

( c o m p u t a d o r e s ,

aparelhos de áudio e

vídeo), latas de bebidas

(refrigerantes, cervejas),

além de utensílios culinários

(panelas, baldes de gelo e

“papel alumínio”). Nas condições ambiente, é sólido e brilhante. E, por

possuir grande afinidade com oxigênio (já que é um metal não-nobre)

não é encontrado puro na natureza (apesar de ser o metal mais

abundante da crosta terrestre), mas na forma de óxidos e silicatos.

Sua trivalência positiva faz com que seja altamente oxidável, logo, sua

aparência visual é de cinza fosco; para que sua verdadeira aparência

brilhante seja vista, é necessário um polimento ou atrito com outro

metal mais duro. É dúctil e, também, o segundo metal mais maleável –

atrás apenas do Ouro. O estado de oxidação +3 é praticamente o único

encontrado no alumínio e a existência de hidróxido.

C E R V E J A S H E R F O R D E

W O P R E C L A T E M C A E A L

E D N B D Q A E E R E O W F S E

T E R D E L T A R E D X O R O T

N T I J U I A T R W U I C I D R

E O I L E T S E E W E D I G I O

T H F E P C O R S E N A O E X E

S S I V O U E R T S Q C D R O L

I E L A R D Z A R E A A I A F E

S R T D A I A D E T Z O X N E T

E O D I O G E N I N E O O T D R

R D S X A E D V T A R I R E A O

T A O O D I L O S H U I D S D N

O T T E G A H N O L T O I O I I

I U A A S R O S H I A E H I C C

N P C R O E L X L R N D E M I O

E M I S N O D C E B M I L E R S

G O L O O E L L R R A V M R T U

I C I C Q A W P A C R N S U E M

X P S A L E N A P B N W E I L W

O A C A L O R P A A Z N I C E A

Dominox do alumínio

2

D

L

R O

Z

B

A

A

CICLOELETOELETRONICOSHIDROXIDOLATAOXIDAVELOXIDONATUREZADUCTILSOLIDOVIDEOBRILHANTEBAUXITAELETRICAELETOLITICOINDUSTRIAALUMINIOPROCESSOREDUCAOENERGIARECICLAGEMCONSUMOBEBIDAREFUSAO

Produção de alumínio a partir do seu minério

3

O alumínio é um metal

encontrado bauxita cujo

principal componente e o Al O . A 2 3

bauxita foi identificada pela

primeira vez em 1821, por

Berthier, na localidade de Les

Baux, no sul da França, sendo o

alumínio isolado em 1825, pelo

químico Oersted. A primeira

obtenção do alumínio por

processo químico foi realizada

em 1864, por Sainte-Claire

Deville. Esse processo foi

substituído com sucesso pelo

processo eletrolítico, utilizado

até os dias de hoje. O alumínio é

obtido em duas etapas no

processo eletrolítico: Refinaria

e Redução. Na refinaria a

bauxita é transformada em alumina calcinada, para na segunda etapa,

ser reduzida por processo eletrolítico para alumínio. O processo de

redução é realizado em cubas eletrolíticas em altas temperaturas.

Durante esse processo, o alumínio se deposita no fundo da cuba e é

extraído por sucção para cadinhos, que transferem o metal líquido à

fundição para a obtenção de alumínio puro. Por se tratar de um processo

de produção caro devido ao alto consumo de energia elétrica, a

reciclagem do alumínio passou ser uma vantagem no comércio deste

elemento. Só para ter uma ideia o alumínio reciclado representa uma

economia de 95% de energia elétrica em relação ao processo

eletrolítico. Outra característica importante da reciclagem é a geração

de maior número de emprego em relação a indústria de

transformação da bauxita em alumínio.

O W E V I D A X U A B S E L D B

E O L R N C E A T E M C A E A A

R O E B D Q A V E A E O W F T U

S G T D U L T A I E D X O R R X

T E R J S I A R R L U I C I A I

E R I L T T A E A W L D I O N T

D P C E R N O R L E N E O C S A

S M A V I U E A U S Q C D I F L

I E L F A O C I M I U Q O T O E

S R E D Q I O G I T Z O D I R T

A R D I O G N R N N E O I L M R

R E S X A E S E I A R I U O A O

U C W O D I U N O H O I Q R C N

T I O E R A M E W A T O I T A S

A C I A E R O S C I A E L E O A

R L C R I E L U L R A D E L I B

E A R S H O D C E B M C L E R U

P G E O T E L L R R A V N R T C

M E M P R O C E S S O N S A E M

E M O A E A I M O N O C E I R W

T A C A B O S O H N I D A C E F

Propriedades do alumínio

4

N A

T

A

B

F

P

T

N

E

F

T

H

L

B

H

O

TEMPERATURAALUMINIOCRISTALIZACONDUTANCIACALORLATENTETRACAORESISTENCIACUBICAESTAVELFUSAOOXIDOTERMICABRANCOPRATAFIOELETRICAINDUSTRIALCATODOFIOHIDRETOIONICOSOLIDOHIDROXIDOALUMINABRUCITAALCALINASALION

5

O alumínio na indústria automotiva

alumínio já está presente em

24% dos componentes dos Ocarros modernos, tornando-

os mais leve e consequentemente mais

econômicos. Já é possível encontrar

veículos cujo consumo é de 2 L para

andar 100 km. Apesar de ganhar

destaque agora devido ao alto custo dos

combustíveis, os fabricantes de

automóveis já utilizavam o alumínio há

mais de mais de cem anos atrás.

Naquela época, o alumínio era um metal

recém descoberto e pouco explorado, no

entanto, o seu peso leve e resistência à

corrosão mostraram ser promissores

utilizar este metal na indústria

automotiva emergente. O primeiro

carro esportivo com um corpo feito de

alumínio foi apresentado ao público no

Salão do internacional do Automóvel de Berlim em 1899. O primeiro motor com peças

de alumínio foi construído dois anos depois, quando, em 1901, Carl Benz, um

fabricante mundialmente famoso de automóvel, apresentou um novo carro para a

corrida de prestígio em Nice. As dificuldades em trabalhar com o alumínio, falta de

conhecimento e alto preço impediram o uso do alumínio na produção de automóveis

em massa no início do século. Depois da segunda guerra, o alumínio se tornou mais

acessível e mais barato, foi quando a Land Rover, fabricante inglesa, começou a

explorá-lo. Em 1961 a empresa iniciou a produção em massa do Buick 215 tendo

peças de alumínio no moto V8 de 144 kg. Em 1962, o lendário piloto americano Mickey

Thompson dirigiu um carro contendo um motor feito de alumínio durante as 500

milhas de Indianápolis. No decorrer dos anos, o alumínio tornou-se um metal

obrigatório como componente dos carros. Atualmente, usar o alumínio na produção de

um veículo representa consumo baixo combustível e redução da quantidade de

emissões gases perigosos para a atmosfera.

C E N V E J O M U S N O C R D E

O A P I E C L A T O M C A E A C

M D R B C Q A E A R E T W F S O

B E R R E E T L R E D H O R O N

U T I J O I A T R W U O A C D O

S O S E O S S I M E E M R O I M

T H M E P C O R S S N P E R X I

I A I R T S U D N I Q S F R O C

V E C A R I Z A R E A O S O F O

E R K D A L A L E V Z N O S E S

I O E I Z O E A I O E O M A D R

S D Y X N P D N T M R I T O A K

T A O O E A L D S O U I A S C N

O T S E B N H R O T T O I I I M

M U O A L A O O H U A E U I C I

E P N R R I L V L A N B E M I L

T M R S A D D E E B M I L E R R

A O E O C N P R O D U C A O T E

L C D C Q I W P A C R N S U E B

X S O L U C I E V B N W E I L W

O A M A O S E P O I N I M U L A

A descoberta do alumínio

6

lumínio (latim alumen), na

verdade é o nome de um do Asulfato de alumínio. Esse

s a l é c o n h e c i d o d e s d e a

Antiguidade, pois era empregado

como fixador de corantes em

tecidos. Há mais de 7.000 anos

atrás, o povo antigo da região do

Iraque produzia cerâmicas de

qualidade usando alto teor de

alumínio. Há 4.000 anos atrás, os

egípcios e babilônios usavam

compostos de alumínio no preparo

de vários produtos químicos e

medicinais. Em 1807, Humphry

Davy (cientista inglês) tentou isolar o alumínio a partir da alumina, Al O . Ele se 2 3

convenceu que a alumina tinha “base metálica”, chamando-a alumium, mais tarde

recebeu o nome de aluminum. No entanto, em outras línguas usava-se o termo

aluminium. Somente em 1825 que o alumínio metálico foi isolado por Ørsted a

partir da alumina. Para isso, ele preparou o cloreto de alumínio, AlCl e o tratou com 3

uma liga de potássio com mercúrio, formando uma

amalgama de alumínio. Após o aquecimento da amalgama

ele obteve o alumínio, pois todo mercúrio foi evaporado. Em

1827 o alumínio foi repreparado por Friedrich Whöler em

uma forma suficientemente pura, permitindo sua descrição

adequadamente. Whöler também obteve o alumínio fazendo

reagir cloreto de alumínio, AlCl , com potássio metálico.3

C S O V O P A Y H E R A O M D E

O O P R E C V A T E N C I E A G

R I N A D A A E F T E O S D S I

A N R N D L T A I E D X S I W P

N O I I U I M G X V U I A C O C

T L I M E T U E A A E A T I D I

E I F U P I N R D P M L O N A O

S B I L D U I O O O U U P A R S

I A L A R D M R R R I M I I A E

L B D D A E U S E A N I X S P T

I E D I U S L T I D I N A T E R

G D S Q A O A E T O M I M E R S

A A A O D T L D S S U O A S P O

O R L E G S H N O R L Q L O E T

I U U A S O O C H S A E G I R U

N W M R O P I X O R N D A M I D

E H I S N M D D E B M I M E R O

M O U O U O I L R R A V A R T R

U L M Q Q C W M E T A L I C O P

L E S A E E O I R U C R E M L W

A R C T L O R P A O T A F L U S

Cenas da Química

7

A reciclagem: um negócio com amplas vantagens para o ambiente

8

A reciclabilidade é um dos

atributos mais importantes

do alumínio, pois é ele pode

ser produzido infinitas vezes,

sem perder suas qualidades

n o p r o c e s s o d e

r e a p r o v e i t a m e n t o . O

exemplo mais comum é lata

de alumínio para bebidas,

q u e é t r a n s f o r m a d a

novamente em lata após a

coleta e refusão. Essa

caracter í s t i ca dá uma

vantagem única para o

alumínio, pois contribuir para

proteger o ambiente e

economia de energia. A

reciclagem de alumínio é feita tanto a partir de sobras do próprio

processo de produção, como de sucata gerada por produtos com

vida útil esgotada. O reaproveitamento de sobras ocorre tanto

interna como externamente. Em qualquer caso representa uma

grande economia de energia e matéria-prima, refletindo-se em

aumento da produtividade e redução da sucata industrial. A

reciclagem de produtos com vida útil esgotada, por sua vez,

depende do tempo gasto entre seu nascimento, consumo e

descarte. Isto é chamado de ciclo de vida de um produto, que

pode ser de 45 dias, como no caso da lata, até mais de 40 anos, no

caso de cabos de alumínio para transmissão de energia elétrica.

Em qualquer caso, o alumínio pode ser reciclado infinitas vezes.

Quanto mais curto for o ciclo de vida de um produto de alumínio,

mais rápido será o seu retorno à reciclagem. Por isso, os volumes

de reciclagem da indústria alcançaram índices expressivos, com a

entrada da lata de alumínio no mercado.

R W M A T E R I A S A D I B E B

E O L R N S E O T E M C A E A R

F O E B D U A V E A E O W F T E

U G T I U C T A I E N O O R R A

S E R N U A A R R L T I C E A P

A R I D T T A E A U R Q I C N R

O P O U R A O R D E A I O I S O

S R A S I U E O U S D N D C F V

P I L T A O R I M A A F O L O E

S M E R Q P O G I D Z I D A R I

Q A D I O G N C N A E N I B M T

A E S A A S S O I T R I U I A A

I O W O D E U N O O O T Q L C M

M D O T R M M S O G T A I I A E

O A I N E U O U C S A S T D O N

N C C E I L L M L E S D E A I T

O R R M H O D O E B M E L D L O

C E E U T V L L R R A V C E T C

E M M A R O N R O T E R S O E M

W M O A E M E G A L C I C E R W

Q U A L I D A D E S I D A C E P

9

CURIOSIDADE!!!

O alumínio de precioso a metal comum

or ter um brilho metálico e ser de difícil obtenção o alumínio era considerado precioso em tempos antigos. Napoleão III Ptinha em sua mesa garfos de alumínio para surpreender os

dignitários estrangeiros. O Rei do Sião tinha um berloque feito a partir desse metal. No primeiro aniversário do Príncipe Imperial da França, um ministro de Estado comprou-lhe um chocalho de alumínio exclusivo. Em 1852, este metal custava aproximadamente 545 dólares o quilo. Platina e joias de alumínio eram consideradas do mesmo valor. Em 1884, uma cápsula de alumínio valendo 100 onças foi escolhida para ser o Monumento de Washington, sendo exibida por um tempo na janela de um joalheiro da Quinta Avenida. Em 1885, na Exposição de Paris de 1855, um lingote de alumínio foi exibido ao lado das joias da coroa. Entretanto, de formas independentes em 1886, experimentalistas solitários o americano Charles Martin Hall e o francês Paul Heroult, por um processo de eletrolisação de criolita fundida conseguiram obter a alumina. Sem saber do trabalho do outro, ambos descobriram um método barato de obtenção de alumínio metálico. Fato que desvalorizou consideravelmente o valor do metal.

Dentre as grandes decisões de Steve Jobs (CEO da Apple) está a escolha do

alumínio como invólucro de seus produtos. Ele tinha a preocupação que a

Apple tivesse a sustentabilidade do ambiente

Os dez procedimentos da reciclagem

10

Compras: as latas são compradas pelos consumidores, junto com a bebida.Consumo: depois de consumida a bebida, a lata vazia é levada por sucateiro ao posto de coleta.Coleta: Nesses locais, as embalagens são prensadas com todas as suas partes (corpo, tampa e anel)Prensagem: Neste estágio, as latas são prensadas novamente. Desta vez, em grandes fardos, como são chamados os “pacotes” volumosos e pesados, fáceis de serem transportados.Fundição: As latinhas são derretidas em fornos especiais para latas de alumínioLingotamento: Aqui todo o material é transportado em lingotes fundidos sob a forma de tiras, apropriadas para uma refusão ou transformaçãoLaminação: Os lingotes passam por um processo de deformação plástica no qual o material passa entre rolos e se transforma em bobinas de alumínioNova Lata: As bobinas são usadas para fazer novas latinhasEnchimento: Na fábrica de bebidas, as latas passam por um processo de enchimento para ganhar aquele tradicional formato “oco” que conhecemosConsumo: Depois as latas são distribuídas mais uma vez aos pontos de venda, fechando o ciclo de reaproveitamento do alumínio

N A

B

F

C

E

C

R M

B

L

F

Aluminio e suas associações

11

F

S

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R

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F

V

P

RECICLAGEMENGENHARIAPRIMARIOMETALVIDATENSAOOXIDODENSIDADEMALEAVELDUCTILFUNDIÇAOLIGASPRATACOBREAVIAOANODOSILICIOFOGUETEEXPLOSIVOSODIOMETEORITOARGONIOFUNDENTEPESADOACIDO

12

Aplicações do alumínio

alta capacidade do

alumínio em reagir Ac o m o s o u t r o s

elementos possibilita a sua

aplicação em diversas

áreas. De modo geral, as

variedades de aplicações

d o a l u m í n i o e s t ã o

relacionadas com suas

carac ter í s t i cas f í s i co-

químicas, por exemplo, a

resistência à corrosão e a

a l ta condut ib i l idade

elétrica e térmica. Quando

finamente pulverizado, o alumínio é utilizado como combustível para

alguns foguetes e na produção industrial de explosivos. Ele faz parte

da estrutura de embarcações, veículos terrestres e aéreos. No

revestimento de embalagens, destacando as latas e as embalagens

usadas em sucos e leites. Na construção civil, compondo a

estrutura de portas, esquadrias, janelas, portões, divisórias, entre

outros. Em ferramentas além de outros materiais do cotidiano. Nas

redes de transmissão elétrica como um componente da liga de cobre

usada, principalmente em transmissão a longas distâncias Em

recipientes para armazenamento de substâncias sob temperaturas

extremamente baixas, conhecidos como meios criogênicos. O

alumínio é aplicado além de tantas outras que seria impossível

enumerá-las.

C A R V E S A S O T N E M E L E

W I P R S O L E T E M M A E A L

E C N B O L A O E R E B W F S E

S N R D V U S C R R D A O C O T

T E R M I C A A R E U L C R D R

R T I A S I I C E S E A I I I I

U S F T O E C I S T N G O O C C

T I I E L V N L T R Q E D G O A

U S S R P D A P P E A N O E N O

R E E I X I T A U S Z S A N D T

A R O A E G S N L N E O C I U N

E D C I A E B V V A R I U C T E

D A A S D I U O E H U I R O I M

A T C E G A S C R L T O T S B I

D U R A S D R S I I A E S I I T

I P A R O E L E Z V N D N M L S

C M B S N O R C A B I I O E I E

A O M O O B L L D S A L C R D V

P C E C O A W S O C U S S U A E

A P S C L E I T E S N W E I D R

C O R R O S A O A W S O E R E A

13

Ciclo do alumínio

O ciclo de vida do alumínio é conhecido por ser um sistema fechado. O alumínio produzido a partir do minério bauxita entra numa cadeia, formada por um ciclo. Como a reciclagem no Brasil chega a 95% podemos considerar o um ciclo fechado. Na figura abaixo existe um ciclo formado por circulos representado o ciclo de vida do alumínio, você capaz de enxergá-lo?

14

ExperiênciaMaterial necessário

! 3 latas de alumínio vazio! 6 bocas de jacaré (encontradas em loja de eletrônicos)! 4 metros de fios de cobre de 10 mm! 1 rolo de papel toalha! 1 Estilete! 1 ou mais LED de 12 de volts! Sal de cozinha! abridor de latas! lixa de metal

nicialmente, abra a lata de alumínio com auxílio de abridor de latas. Depois lixe

a parte interna de cada lata de alumínio com uma lixa. Corte um metro de fio de Icobre e desencape-o completamente com auxílio de estilete. Retire um pedaço

do rolo de papel toalha e faça um rolete que possa ser introduzido dentro da lata de

alumínio. No rolete de papel enrole completamente o fio de cobre desencapado,

deixando apenas uma ponta para fora. Com outro pedaço de papel toalha enrole

completamente o rolete com fio de cobre, introduzindo-o dentro da lata de

alumínio. Lembre-se deixe uma ponta do fio de cobre para fora da lata de alumínio.

Na sequência coloque uma porção de sal de cozinha, aproximadamente uma mão

de sal e dissolva-o com água de torneira. Pronto você já uma pilha. Agora repita a

operação para mais duas outras latas de alumínio. Depois de pronta ligue-as

conforme mostrado na figura abaixo. Pronto, agora você tem um sistema de bateria

interligadas capaz de acender um LED, basta conecta-lo conforme o esquema

mostrado na figura abaixo.

Jogo dos 7 erros

15

1 2

Respostas3

5

C E R V E J A S R E

O L A T E M E L

E N A E O F S E

T D L T R X R O T

N U I A R I I D R

E L T S E D G I O

T E C O S A O E X E

S S V U R T C D R O L

I E A D R E A A I A E

S R D E T Z O X N E T

E O I N E O T D R

R D S A R R E A O

A O O D I L O S H U D S D N

O T T O L T O I I I

I U A S H I A E H C C

N P C E L R N D I O

E M I D E B I R S

G O L L R V M T

I C I A U E

X S A L E N A P B L

O C A L O R A A Z N I C E A

O E I D X U A B S E L B

E L N E A

R O E D V A T U

S G T U I R X

T E R S R L A I

E R I T A A L O N T

D P C R N L E C S A

M A I A U I F

E F A O C I M I U Q O T O

S E O G I D I R

A R N R N I L M

R E S E I U O A

U C U N O O Q R C

T I O R M E A I T A S

A C I E O C L E O A

R L C I U A L B

E A R H D C E U

P G E T E N C

M E M P R O C E S S O A

E M O E A I M O N O C E R

T C B S O H N I D A C F

S O L I D O O

I L

E L E T R I C A C

C

I

U E L E T R O L I T I C O

O X I D A V E L N

X I E D

I D T R E D U C A O

D E R S

O O O O L A T A

M R E F U S A O

R

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I

S E A

N N A T U R E Z A

O R B

P R O C E S S O A

E N N B U

C E H I D R O X I D O

I R C I I

C G O L T

L I S H A

A A A

G A L U M I N I O

E T

M B E B I D A

C O N D U T A N C I A

T R A C A O

A

I B R A N C O I L R

F S P R A T A N O E T

I T E R M I C A D R S E

O A C A T O D O U I M

A L U M I N I O S C S P

I F I O E T U T E

E Z F U S A O R B E R

L A T E N T E X I I N A

E H S S A I I A C C T

T I I O A V O D L A I U

R D O L L E N O A R

I R N I A L C A L I N A

C E I D B R U C I T A

A T C O A L U M I N A

O O H I D R O X I D O

4

C N O M U S N O C E

O A I O C

M R C A T O

B R E L H N

U O A O A C O

S S E O S S I M E M R O M

T M S P E R I

I A I R T S U D N I S F R C

V C I E O S O O

E K L L V N O S S

I E Z O A O M A

S Y N P N M T O K

E A D O A C

S B N R T I M

M O L A O U U I

E N R I V A B L

T R A D E R

A E C N P R O D U C A O E

L D I B

S O L U C I E V

M O S E P O I N I M U L A

6

Respostas

8

10 1112

R M A T E R I A S A D I B E B

E S O R

F U A E E

U I C N O R A

S N U A T E P

A D T U R C R

O P O U A D A I I O

R S O D N C V

P I T R A A F L E

M R P D I A I

A I C A N B T

A A S O T I I A

I O O E N O T L M

M D T M S O G A I E

O A N U U S S T D N

N C E L M E S A T

O R M O O E D L O

C E U V C E

E M A O N R O T E R O

M E G A L C I C E R

Q U A L I D A D E S P

N O V A L A T A

A B E B I D A

T F O R N O S F P

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L C O R P O B C

O S U C A T E I R O

C O M P R A S I T

R T R O M

C E

B E A E L E V O A S

O F M N O N A M N

B U P S S T Z U E P

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A O P E S A D O S T

S L A M I N A C A O

F U N D I C A O

A S S O T N E M E L E

I S O E E M L

E C O L O R B E

S N V U S C R A C T

T E R M I C A A E L R R

R T A S I I C S A I I

U S T O E C I T G O C C

T I E L V N L R E G O A

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A R O A E S L C I U N

E C I B V U C T E

D A S U E R O I M

A C A S C R T S B I

D R R I S I T

I A E Z V N L S

C B R A I O I E

A M B D S L C D V

P E O S O C U S A E

A C L E I T E S D R

C O R R O S A O S O E R E A

C S O V O P Y A O M E

O O V N I E G

R I A A F T S D I

A N N D I E S I P

N O I M G X V A C O C

T L M U A A A T I D I

E I U I N

D P M L O N A O

S B L D I O O O U U P A R S

A A M R R R I M I A

L B D E U S A N I S P

I E U S L T D I N A E

G Q O A E O M I M R S

A A T D S U O A P O

R L S O L L E T

I U O C S A G R U

N W M P I O A D

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M O U U O I A R

U L M Q C M E T A L I C O P

L E E O I R U C R E M

A R T O T A F L U S